地方本科院校《信息论与编码》课程教学改革的探索与实践.doc

地方本科院校信息论与编码课程教学改革的探索与实践-高等教育学论文地方本科院校信息论与编码课程教学改革的探索与实践 刘成志 （湖南人文科技学院，湖南娄底417000） 摘要：本文针对我校信息与计算科学专业信息论与编码课程教学展开过程中存在的一些不足，对理论教学与实践教学进行一系列研究，提出了一种能激发学生学习兴趣的理论教学和实践教学相结合的教学改革方法。该方法适用于地方本科院校，可以在兄弟院校进行推广。 关键词：信息论与编码；实践教学；课程设计；信息与计算科学 中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）01-0123-02 作者简介：刘成志（1986-），男，湖南邵阳人，汉族，湖南人文科技学院讲师，硕士。 引言 信息与编码是信息与计算科学专业一门重要的专业必修课，对理论研究和工程应用有重要的指导作用。该课程是一门运用概率论与数理统计的方法研究信息、信息熵、通信系统、数据传输、数据压缩等问题的应用数学学科。信计专业的学生应通过学习本课程学习信息科学的基本理论、基本知识和基本方法，初步具备在信息科学领域从事科学研究、解决实际问题的能力。 信息论与编码作为一门主干课程应当引起教师和学生的重视，但在实际的教学过程中发现该课程的教学展开过程中存在一些不足： 首先，由于信息论与编码本身理论性很强，课程的内容比较抽象、难以理解，学生在学习这门课之前需要有扎实的数学基础。对于地方二本院校特别是我校该专业学生在学习该课程的时候，很多学生数学基础知识（尤其是概率论与数理统计）不够扎实，而这门课程的学习又需要很多相关知识。在教与学的过程中，往往会陷入“两难”的困境，一是学生的理论基础不足以去理解那些非常难懂的数学推导，他们不可能花很多的精力去研读那些看似非常难懂而枯燥乏味的数学推理。受课时的限制，若老师在课堂上注重对抽象理论进行阐述，必然会影响对信息论的相关理论以及将抽象理论应用于实践的基本原理和方法的讲述，这样容易使学生觉得内容过于抽象而失去学习兴趣；一是如果我们忽略其中数学公式的推导，学生往往会在复杂的数学公式面前产生畏惧心理。 其次，现阶段，我校该课程理论教学与实践教学严重脱节，该课程实践教学环节几乎为零，这无疑会影响教学效果。据了解大部分学生在学习这门课程后不知道将书本上的理论知识应用到实际生活中，很多学生学习这门课的目的就是为了应付考试。这无疑会让学生的学习效果大打折扣，也违背了培养应用型人才的目的，从而影响学科的发展。 再次，信息与计算科学专业是一个数学和信息科学相结合的交叉学科专业，学生学习信息论就是为了涉足信息领域。因此，信息论与编码作为信息科学的入门课程就成为该专业课程体系一个必不可少的一部分。要教好这一门课，就需要一个对数学和信息领域知识比较熟练的教师。然而，地方本科院校教学资源相对比较短缺，专业教师队伍没有成型，部分学科教师缺口大，几个教师撑起一个专业，更何况这种能胜任跨学科的专业教师。在这种背景下，地方本科院校的教学质量难以得到保证。 最后，我校该课程考试沿用的是传统的笔试。与其他课程不同，理论推导只是基础，了解通讯系统模型，熟练掌握解编码技术与方法才是关键，卷面成绩并不全面反映学生的真实水平，能用与会用才是硬道理。结合学生的考试结果并通过调查分析得到，卷面成绩高的学生往往不会动手，一个简单的信源编码都不会实现，反而那些笔试的“差生”动手能力更强。 由于信息论与编码课程的开展存在上述不足，因此针对这些问题进行有效的改革显得尤为必要。本文以湖南人文科技学院信息与计算科学专业学生为对象，从教学方法、教学方式和考试方式等方面进行改进，激发学生的学习兴趣，让更多的学生积极参与到信息论与编码的课堂中，从而提高教学质量。二、研究理论教学，化抽象为直观，化复杂为简单由于信息论与编码的内容抽象、难以理解，让学生学习起来感到非常枯燥。据了解，该校学生数学基础不扎实是一个普遍现象，很多人本来就对数学产生了厌倦情绪。对于书中枯燥的理论以及复杂的数学推导，如果继续采用填鸭式的教学方式，怎么会让学生有学习积极性？学生也不愿意去学习并理解自己讨厌的东西。因此，教师在备课的时应从实际问题出发，深入浅出的叙述概念，处理好深度与广度的关系。 一方面，教师需要非常全面掌握课堂知识，合理取舍教材内容。充分利用网络上的各种易于让学生理解抽象知识的素材，研究如何将书本中枯燥的理论以及繁杂的数学推导用直观的图解和通俗易懂的实例阐述，以唤起学生对该课程的学习兴趣。例如，在学习检纠错原理时，可以引入以下例子，发通知：“星期五14：30-16：30开会”，但在通知过程中由于产生了错误，变成“星期五10：30-16：30开会”。别人收到这个错误通知后由于无法判断其正确与否，就会按这个错误时间去行动。为了使收者能判断正误，可以在发通知内容中增加“下午”两个字，即改为：“星期五下午14：30-16：30开会”，这时，如果仍错为“星期五下午10：30-16：30开会”，则收到此通知后根据“下午”两字即可判断出其中“10：30”发生了错误。但仍不能纠正其错误，因为无法判断错在何处，即无法判断原来到底是几点钟。这时，收者可告诉发端再发一次通知，这就是检错重发。为了实现不但能判断正误（检错），同时还能改正错误（纠错），可以把发的通知内容再增加“两个小时”四个字，即改为：“星期五下午14：30-16：30开会两个小时”。这样，如果其中“14：30”错为“10：30”，不但能判断出错误，同时还能纠正错误，因为增加的“两个小时”四个字可以判断出正确的时间为“14：30-16：30”。但如果开会时间错为“16：30-18：30”，则无法实现检错与纠错，因为这个时间也同样满足附加数据的约束条件，这就应当增加更多的附加数据（即冗余）。又如，在学习多符号离散信源时可以和体育运动中的射击联系起来。每次射击的结果可以认为是一个单符号离散信源，而十次射击的结果可以看成是一个多符号离散信源，同时也可以看成是一个十次扩展的单符号离散信源。 三、研究实践教学，化理论知识为实践技能 信息论与编码是一门理论与实践密切结合的课程，实践教学的主要目的就是加深对课堂教学内容的理解，提高学生的动手能力。课程设计作为实践教学的一个重要环节必不可少，学生通过成课程设计提高查阅有关资料的能力，培养独立分析问题、解决实际应用的能力。由于受课时的限制的影响，该校课程设计并没有有效地展开。作为老师应该思考如何在有限的时间里将理论知识与课程设计的紧密结合。具体来说，探索一种与C语言JavaMatlab等其他课程的课程设计相结合的课程设计方案。从学以致用的角度出发，如利用C语言JavaMatlab等程序设计语言实现信源编码、信道编码的编码算法，让学生独立完成解编码算法的程序设计以及调试工作。这样课程设计就涉及到程序设计和信息论与编码等多学科，在培养学生编程能力和深刻理解编码理论的同时整合与优化教学资源。同时各子学科间建立系统的横向联系，提高多功能实验室的利用效率，跨课程的课程设计不仅能让学生进一步理解编码理论还能锻炼学生的编程能力，达到一举两得的效果，因此它具有一定的挑战性和创新性，这也与信息与计算科学专业的培养方案相符合。 四、研究考试方式，化传统为科学 传统的笔试只能考查学生理论知识，并不能全面反映学生的真实水平。学生只知道，这个要考，那个要考，这个重要，那个重要，至于为什么会考？为什么重要？学生一无所知。作为信计专业的学生，学生学习这门课的重点应放在信息与通信系统中的优化及其实现。随着实践教学的引入，考试方法也应作相应的调整。考试方式可以结合课程设计进行，让学生在规定的时间内独立完成一次知识面覆盖较为全面的课程设计，如完成某种具体的解编码过程。这不仅能反映学生对课程的掌握程度，还能培养学生动手能力和独立解决问题的能力，这才符合专业的培养目的。 五、结束语 信息论与编码作为信息专业的主干课程应当引起重视，然而在地方本科院校生源质量以及学科发展水平不高前提下，专业教师应该主动出击，积极寻找突破口。钻研学科知识，提高自身专业水平是基本，在有条件的情况下去学科水平办的好的兄弟院校去学习调研。此外，对于教师资源短缺的学校可以在初期利用网络资源授课，新近涌现的“慕课”（MOOC）就是一种利用开放网络资源在线课程开发模式，地方本科院校可以借鉴。信息论与编码课程的教学改革是一项长期的系统工程，需要不断探索和实践，这样才能寻找一种适用于地方本科院校信息论与编码课程的教育教学方法。 参考文献： 1沈希忠.信息论与编码教学改革J.中国科教创新导刊，2012，（11）. 2刘国刚.信息论与编码课程建设初探J.福建电脑，2009，（2）. 3张军.浅析检错、纠错与信道编码J.华章，2010，（21）.4百度百科.慕课EB/OL.2013-05-02.http：//view/10629886.htm?fr=aladdin. 5郎东革，包妍“. 信息论与编码”教学改革的探讨J.中国电力教育，2